سیاهچاله چیست؟
آتی جو: سیاهچاله یکی از شگفت انگیزترین پدیده های کیهان است. ناحیه ای از فضاـ زمان با گرانشی چنان شدید که بعد از عبور از مرز آن، حتی نور هم نمی تواند به بیرون بازگردد.
به گزارش آتی جو به نقل از خبر آنلاین، دانشمندان با بررسی اثر سیاهچاله ها بر ستاره ها و گازهای اطرافشان و هم ثبت امواج گرانشی، اطلاعات بیشتری در رابطه با تشکیل و خصوصیت های این اجرام به دست آورده اند.
سیاهچاله چیست؟
سیاهچاله (Black Hole) ناحیه ای از فضا زمان است که جرم زیادی در حجم کوچکی متمرکز شده و گرانش آن در نزدیکی مرزی به نام افق رویداد به اندازه ای شدید می باشد که راه بازگشتی به بیرون باقی نمی ماند.
برای درک ساده تر، می توان مفهوم «سرعت گریز» را درنظر گرفت: سرعتی که یک جسم برای رهاشدن از گرانش یک جرم باید داشته باشد. در نزدیکی افق رویداد، گرانش بگونه ای است که حتی نور هم نمی تواند از آن ناحیه فرار کند. این توضیح صرفاً یک تشبیه ساده است؛ توصیف دقیق سیاهچاله به نظریه نسبیت عام و خمیدگی فضاـ زمان مربوط می شود.
سیاهچاله چطور به وجود می آید؟
یکی از راه های تشکیل سیاهچاله، فروپاشی گرانشی هسته یک ستاره پرجرم است. ستاره در بیشتر عمر خود انرژی هسته ای تولید می کند. فشار ناشی از این انرژی به بیرون نیرو وارد میکند و در مقابل گرانش رو به داخل قرار می گیرد.
وقتی سوخت هسته ای ستاره به پایان می رسد، این تعادل ممکنست برهم بخورد. اگر هسته به قدر لازم پرجرم باشد، گرانش آنرا بشدت فشرده می کند و ممکنست سیاهچاله ای شکل بگیرد. این فرآیند گاهی با انفجار ابرنواختری هم راه است، اما همه سیاهچاله ها الزاما به همین شیوه پدید نمی آیند.
سیاهچاله های کلان جرم هم در مرکز خیلی از کهکشان ها دیده می شوند. منشأ دقیق آنها هنوز به صورت کامل روشن نیست؛ ممکنست در اثر رشد سیاهچاله های کوچک تر، ادغام اجرام پرجرم و جذب مواد در طی زمان شکل گرفته باشند.
بخش های مهم یک سیاهچاله ۱. افق رویداد
افق رویداد (Event Horizon) مرزی است که بعد از عبور از آن، هیچ پیام یا نوری نمی تواند به بیرون برسد. این مرز سطحی جامد نیست، بلکه حدی در فضاـ زمان است.
۲. تکینگی
در توصیف کلاسیک نسبیت عام، ماده در مرکز سیاهچاله به ناحیه ای به نام تکینگی (Singularity) فرو می ریزد؛ جایی که مدل ریاضی، چگالی و خمیدگی فضاـ زمان را نامتناهی پیشبینی می کند. در عین حال، دانشمندان نمی دانند در مرکز سیاهچاله واقعاً چه رخ می دهد. برای پاسخ کامل به این پرسش، به نظریه ای نیاز است که گرانش را با مکانیک کوانتومی پیوند دهد.
۳. قرص برافزایشی
برخی سیاهچاله ها با گاز، غبار و مواد داغی احاطه شده اند که بشکل قرصی پیرامون آنها می چرخند. به این ساختار قرص برافزایشی (Accretion Disk) می گویند. مواد در قرص، بر اثر فشرده شدن و اصطکاک داغ می شوند و ممکنست تابش پرانرژی، همچون پرتو ایکس، منتشر کنند. اخترشناسان با بررسی این تابش ها می توانند برخی سیاهچاله ها را شناسایی کنند؛ سیاهچاله هایی که خودشان نور منتشر نمی کنند.
انواع سیاهچاله ها
سیاهچاله ها را معمولا برمبنای جرمشان به چند گروه تقسیم می کنند:
سیاهچاله های ستاره ای: معمولاً از فروپاشی ستاره های پرجرم شکل می گیرند و جرمی چند برابر تا چند ده برابر خورشید دارند. سیاهچاله های میان جرم: جرمی میان سیاهچاله های ستاره ای و کلان جرم دارند. شواهدی از وجود آنها به دست آمده، اما شناسایی و بررسی شان دشوار است. سیاهچاله های کلان جرم: میلیونها تا میلیاردها برابر خورشید جرم دارند و معمولاً در مرکز کهکشان ها یافت می شوند. سیاهچاله های آغازین: اجرامی فرضی اند که ممکنست در مراحل اولین تشکیل جهان، بر اثر چگالی خیلی زیاد ماده پدید آمده باشند. وجود آنها هنوز به صورت قطعی تأیید نشده است. چند نمونه شناخته شده
کمان ای* (Sagittarius A*) سیاهچاله کلان جرم مرکز کهکشان راه شیری است. جرم آن حدود چهار میلیون برابر جرم خورشید برآورد می شود. اخترشناسان با بررسی حرکت ستاره های نزدیک به مرکز کهکشان، شواهد مهمی از وجود آن به دست آورده اند.
نمونه مشهور دیگر M87*، سیاهچاله کلان جرم مرکز کهکشان مسیه ۸۷ است. در سال ۲۰۱۹، تلسکوپ افق رویداد تصویری از ناحیه پیرامون این سیاهچاله منتشر نمود. تصویر، سایه سیاهچاله را در بین تابش حلقه ای از گاز داغ نشان می دهد؛ نه سطح خود سیاهچاله را. نور نمی تواند از افق رویداد بیرون رود، اما تابش ماده داغ اطراف و اثر گرانشی سیاهچاله قابل رصد است.
آیا سیاهچاله همه چیز را می بلعد؟
نه. سیاهچاله ها مانند جاروبرقی کیهانی عمل نمی کنند. گرانش آنها، مانند گرانش هر جرم دیگری، به جرم و فاصله بستگی دارد. اجرامی که از فاصله کافی دور باشند می توانند در مدار خود باقی بمانند.
اگر خورشید را به صورت فرضی با سیاهچاله ای هم جرم جایگزین نماییم، زمین تقریبا همان مدار را حفظ می کند؛ اما دیگر نور و گرمای خورشید را دریافت نخواهد کرد. تنها اجرامی که به قدر لازم به سیاهچاله نزدیک شوند ممکنست به دام گرانش آن بیفتند.
اهمیت مطالعه سیاهچاله ها چیست؟
مطالعه سیاهچاله ها کاربرد روزمره یا صنعتی مستقیمی ندارد، اما برای فهم قوانین بنیادی طبیعت اهمیت زیادی دارد. این اجرام محیط هایی فراهم می کنند که در آن می توان رفتار گرانش را در وضعیت خیلی شدید بررسی کرد. از مهم ترین زمینه های پژوهش می توان به این موارد اشاره کرد:
آزمودن نظریه گرانش: بررسی سیاهچاله ها به دانشمندان کمک می نماید پیشبینی های نسبیت عام را در شرایطی بسنجد که در زمین قابل بازسازی نیست. شناخت تحول کهکشان ها: بررسی سیاهچاله های کلان جرم به درک بهتر تشکیل و تحول کهکشان ها کمک می نماید. مطالعه امواج گرانشی: ادغام سیاهچاله ها موج هایی در فضاـ زمان به وجود می آورد که آشکارسازهایی مانند لایگو می توانند آنها را ثبت کنند. پژوهش در رابطه با فیزیک بنیادی: سیاهچاله ها سرنخ هایی جهت بررسی پیوند میان نسبیت عام، مکانیک کوانتومی و ماهیت فضاـ زمان فراهم می کنند. آیا سیاهچاله برای زمین خطرناک است؟
سیاهچاله های شناخته شده تهدید مستقیمی برای زمین نیستند. آنها در فاصله های خیلی زیادی از منظومه شمسی قرار دارند و شواهدی از نزدیک شدن یک سیاهچاله به زمین وجود ندارد. برای ایجاد اثر گرانشی خطرناک بر زمین، یک سیاهچاله باید به قدر لازم نزدیک باشد.
اگر جسمی به سیاهچاله نزدیک شود، نیروهای گرانشی در بخش های مختلف آن ممکنست تفاوت زیادی داشته باشند. این نیروها که نیروهای کشندی نامیده می شوند، در شرایطی می توانند جسم را بکشند و از هم بگسلند.
جمع بندی
سیاهچاله ناحیه ای از فضاـ زمان با گرانشی خیلی شدید می باشد که بعد از عبور از افق رویداد، حتی نور هم نمی تواند از آن بیرون بیاید. بعضی سیاهچاله ها از فروپاشی ستاره های پرجرم پدید می آیند و برخی دیگر، همچون سیاهچاله های کلان جرم مرکز کهکشان ها، جرم خیلی بیشتری دارند. مطالعه این اجرام به شناخت گرانش، تحول کهکشان ها و قوانین بنیادی جهان کمک می نماید. با پیشرفت فناوری های رصدی، دانش دانشمندان در رابطه با سیاهچاله ها همچنان بیشتر می شود.
57
منبع: atijoo.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب